Fiziologia glandelor endocrine Curs 3 I. Hormonii pancreatici II.Hormonii cu rol în homeostazia fosfo-calcică
I. Funcţia endocrină a pancreasului Pancreasul sintetizează hormoni cu structură polipeptidică la nivelul insulelor Langerhans: Celule α glucagon Celule β insulină Celule polipeptide pancreatice (somatostatina)
1. Insulina polipeptid secretat de cel. β din insulele Langerhans pancreatice [Insulina]pl = variabilă, în funcţie de [G]pl are o valoare postprandial Mecanism de acţiune: Insulina acţionează pe receptori membranari specifici activarea tirozinkinazei IC
a) Mecanismul de acţiune al insulinei 2α 2β Insulină Receptor membranar G AA Activarea tirozinkinazei Fosforilare enzime IC 1) permeabilitatea membranei pt: -glucoză influx glucoză -AA influx AA - ioni influx K +, fosfat 2) Sinteza IC de: - glicogen - proteine -lipide 3) expresia genică
b) Efectele principale ale insulinei Insulina = Hormonul abundenţei 1. trecerea Glucozei intracelular în plasmă: Glicemia în celule: Glicoliza producerea de Energie Glicogenogeneza producerea de Glicogen forma de depozit a Glucozei în ficat + muşchi excesul de G transformat în lipide adipocite Neoglucogeneza şi Glicogenoliza 2. trecerea AA intracelular sinteza Pr 3. lipogeneza Lipide ţesutul adipos 4. Stimulează creşterea (sinergic cu GH).
c) Tipuri de ţesuturi după dependenţa de insulină Ţesuturi insulino-independente glucoza trece în celulăşi în absenţa insulinei: Ţesutul nervos Ţesuturi insulino-dependente utilizarea glucozei se face doar în prezenţa insulinei : Ţesutul muscular Ţesutul adipos Ţesuturi insulino-independente dar în care insulina metabolizarea glucozei: Ţesutul hepatic
sânge Glicoliza Neoglucogeneza Energie Utilizare d) Rolurile insulinei G Glicoge noliza Glicogenogeneza Acetil CoA Ficat Lipogeneză AA [G] (postprandial) Insulina Excesul de G AGL TG Lipo-Pr Adipocit G AA AA Sinteza Pr Depozitare Glicoliza Energie Muşchi Glicogenogeneza Depozit AA Sinteză Pr depozitare LipoPr LipoPr Lipaza AGL AGL Adipocit TG (depozite) G G Lipogeneza + Lipoliza (inhibă Lipaza hormonosensibilă)
2. Reglarea secreţiei de insulină 1. [Glicemia] - prin mecanism de feedback: [Glicemia]>110 mg/100 ml Insulina rapid: eliberarea de Insulină depozitată în celulele β în timp: sinteza de Insulină în celulele β [Glicemia]<110 mg/100 ml Insulina 2. Hormonii gastro-intestinali: gastrina, secretina, CCK, GIP Insulina dacă se administrează Glucoza oral stimularea maximă a secreţiei de Insulină prin: 1. [Glicemiei] secreţia Insulinei din celulele β 2. stimularea dată de hormonii gastro-intestinali se utilizează ca test de toleranţă la G (TTGO)
3. Alte glucide: - fructoza Insulina - galactoza, xiloza nu au efect 4. AA (arginina, lizina) Insulina trecerea AA IC 5. Corpii cetonici Insulina 6. SNVP (vagul) Insulina 7. SNVS (α-rec) Insulina 8. Horm. hiperglicemianţi: GH, GC, T 3 [G] Insulina 9. Horm. pancreatici: (-) Insulina Glucagon (-) (+) (-) (+) Somatostatina
3. Glucagonul polipeptid secretat de cel. α din insulele Langerhans pancreas Mecanism de acţiune: prin AMPc Efectele : Glicemia prin: Glicogenoliza hepatică (c.m. important) Neoglucogeneza - pe baza AA menţine [G]pl constantă în perioadele interdigestive asigură necesarul de glucoză la ţesuturi lipoliza producţia de energie + căldură cetogeneza hepatică catabolismul Pr. efect inotrop + secreţia gastrică acidă secreţia: GH, Insulină, Somatostatina
Reglarea secreţiei de glucagon Dependentă de starea de nutriţie + secreţia de Insulină: 1. [Glicemia] - prin mecanism de feedback: [Glicemia] Glucagon [Glicemia] Glucagon 2. SNVS (β-rec) Glucagon [G] (mec. util în efort) 3. aport de Pr + AA Glucagon Neoglucogeneza 4. Inaniţia Glucagon menţine [G] menţinerea [G] în efortul sever şi înfometare 5. Hormoni gastro-intestinali - prin mecanism de feedback neg: Gastrina Glucagon (-) 6. Hormonii pancreatici: Somatostatina + Insulina Glucagon
II. Fiziologia osului Componentele din structura osului: 1. Sistemul noncelular osos: Componenta organică (30%): substanţa fundamentală (ac hialuronic + condroitinsulfaţi) fibre de colagen - de-a lungul linilor de tensiune Componenta anorganică (70%): cristale de hidroxiapatită legate puternic de fibrele de colagen dau rezistenţa osului Mg ++, Na +, K +, HCO 3-2. Sistemul celular osos :
2. Sistemul celular osos: a) osteoblaste -derivă din celule stem mezenchimale (MSC) în stare activă sau de repaus rol: formarea permanentă a osului plasate pe suprafaţa externă + cavităţile osoase b) osteoclaste-derivă din monocite + celule stem hematopoietice celule mari, multinucleate, cu rol de fagocite eliberează:- enzime digestia matricei organice - acizi distrugere cristale eliberare ioni rol: - reabsorbţia ciclică a osului remodelare osoasă rezistenţa + reînnoirea osului (turnover) - active în formarea calusului (după fracturi) c) osteocite bogate în săruri de Ca ++, controlează schimburile de Ca ++ cu mediul extracelular (pompa Ca ++ )
1) Calcificarea osoasă osteoblastele secretă: colagen substanţă fundamentală prin polimerizare: colagen fibre colagen formează osteoidul ( cartilage like ) transformarea osteoblastelor captate în interior în osteocite precipitarea sărurilor de Ca ++ la suprafaţa fibrelor colagen sărurile amorfe de Ca ++ cristale de hidroxiapatită (zilesăptămâni)
2) Reabsorbţia osoasă -mediată de osteoclaste 1. Faza de activare: Activare Reabsorbţie Revenire Formare osoasă Repaus 1 2 3 4 5 debutează prin migrarea mononuclearelor parţial diferenţiate (preosteoclaste) la suprafaţa osoasă fuziunea preosteoclastelor osteoclaste (celule mari, multinucleate)
2) Reabsorbţia osoasă -mediată de osteoclaste Activare Reabsorbţie Revenire Formare osoasă Repaus 1 2 3 4 5 2. Reabsorbţia osoasă: osteoclastele fixate pe suprafaţa osoasă determină reabsorbţia limitată a mineralelor şi a matricei osoase de la nivelul suprafeţei trabeculare sau în corticala osului.
2) Reabsorbţia osoasă -mediată de osteoclaste Activare Reabsorbţie Revenire Formare osoasă Repaus 1 2 3 4 5 3. Faza de revenire: mononuclearele (monocite + macrofage) se dispun linear la suprafaţa osoasă formarea unui strat bogat în glicopr peste suprafaţa reabsorbită ( linia de ciment ) de care vor adera osteoblastele pregătesc suprafaţa pentru formarea noului os de către osteoblaste.
2) Reabsorbţia osoasă -mediată de osteoclaste Activare Reabsorbţie Revenire Formare osoasă Repaus 1 2 3 4 5 4. Faza de formare a noii unităţi structurale osoase: osteoblastele se depun în valuri succesive unele peste altele, până când suprafaţa osoasă reabsorbită este complet înlocuită. 5. Faza de repaus: la sfârşitul fazei de formare, suprafaţa este acoperită cu un strat de osteoblaste aplatizate, puţin active, până la un nou ciclu de remodelare.
Osteoclastul
3) Echilibrul fosfo-calcic Echilibrul fosfo-calcic = Balanţa între absorbţia şi excreţia ionilor menţine constantă [ionilor] pl Aportul zilnic Ca şi fosfat: 1g/zi Absorbţia intestinală: Ca - 35% absorbit prin TA, controlat de CTL şi PTH - restul eliminat în fecale fosfat: absorbit uşor Renal: din Ca filtrat (numai Ca ionic şi cel legat de anioni) Reabsorbţie (95%), controlată de PTH şi CTL fosfat: excesul este excretat în urină, controlat de PTH
3) Echilibrul fosfo-calcic Calciul 99% în os şi dinţi rezervor de Ca + rol în menţinerea [Ca] pl constant componenta fixă (cristale de hidroxiapatită) - eliberată numai prin osteoliză componenta liberă - participă la schimburi cu mediul extracelular 0,1% în plasmă (10 ± 1 mg%) 40 % Ca legat de proteine (albumine) - nedifuzibil 50 % Ca ionizat ( în acidoză) rol în coagulare, contracţia musculară, excitabilitate 10 % Ca neionizat - legat de anioni (fosfat, citrat) 1% intracelular reticul endoplasmic, mitocondrii
3) Echilibrul fosfo-calcic Fosfatul total 4 mg% 85% în os 1% în lichidul extracelular în plasmă: sistem tampon fosfat alcalin/fosfat acid (1,3 mm/l) 14% intracelular
3) Echilibrul fosfo-calcic Mecanismele de menţinere a echilibrului fosfo-calcic Schimburile între os şi mediul extracelular, controlate hormonal: PTH şi CTL - ieşirea Ca ++ din os [Ca ++ ] pl Calcitonina şi CTL - ieşirea Ca ++ din os [Ca ++ ] pl Patologic: PTH [Ca ++ ] pl, hipoexcitabilitate neuro-musculară, litiază renală, tulburări CV şi digestive PTH [Ca ++ ] pl, hiperexcitabilitate neuro-musculară tetanie (dacă Ca ++ < 6 mg%) Semn Chwosteck +, semn Trousseau + EMG: dublete, triplete în repaus.
3) Echilibrul fosfo-calcic Factori cu rol în formarea şi reabsorbţia osoasă
3) Echilibrul fosfo-calcic Patologic: Rahitismul: la copii cu deficit de aport de Ca şi fosfat mineralizarea osoasă Cauza: deficit de vitamină D Osteoporoza: osteoliza Cauza: PTH, cortizol, menopauza, vârstnici Osteoscleroza: osteogeneza Cauza: PTH, intoxicaţie cu metale grele
Rolul PTH, CTL şi calcitoninei Dacă [Ca] PTH + CTL Os Osteocite permeabilitatea pt Ca Osteoblaste (-) osteogeneza Osteoclaste (+) osteoliza demineralizarea osoasă Dacă [Ca] Calcitonina + CTL Osteocite permeabilitatea pt Ca Osteoblaste (+) osteogeneza Osteoclaste (-) osteoliza mineralizarea şi demineralizarea osoasă Sânge [Ca] [Ca] Renal Reabs. Ca, Mg Excreţia Fosfat Inhibă Anhidraza Carbonică eliminarea H + menţine ph sanguin acid [Ca ++ ]plasmatic Intestin abs. Ca ++ controlată de CTL+PTH Excreţia renală Ca, Fosfat Sinteza CTL Secreţiile digestive Rol în copilărie mineraliz. os În maternitate (-) demineraliz.
1. Fiziologia parathormonului (PTH) Sinteză La nivelul glandelor paratiroide (în număr de 4, situate retrotiroidian) Structură polipeptidică Efect major [Ca] pl prin 4 mecanisme La nivel osos mobilizarea Ca ++ şi fosfatului Renal reabsorbţia Ca ++, Mg ++ şi H + excreţia fosfatului La nivel intestinal absorbţia Ca ++ (absorbţia activă + calcitriolul) sinteza activă de Vit. D (calcitriol)
Reglarea secreţiei PTH [Ca] PTH normalizarea calcemiei [Ca] PTH Acelaşi proces se realizeazăşi în cazul ionilor de Mg ++. Catecolaminele Patologic PTH PTH Demineralizare osoasă [Ca] pl ; [fosfatemiei] Calciurie risc de litiază Hiperexcitabilitate (semnele Chwosteck şi Trousseau +) Calciurie EMG spasmofilie
2. Fiziologia calcitoninei Polipetid secretat de catre celulele C ale glandei tiroide Efect major [Ca] pl osteogeneza se opune osteolizei Importanţă sporită La copii unde osteogeneza este calcitonina exercită un efect favorabil În sarcinăşi lactaţie protejază împotriva osteolizei Poate fi administrată: Persoanelor în vârstă cu osteoporoză În neoplazii asociate cu osteoliză (metastaze)
Reglarea secreţiei calcitoninei 1. Calcemia: feedback negativ [Ca] Calcitonina [Ca] Calcitonina 2. Catecolaminele Calcitonina 3. Gastrina Calcitonina (feedback negativ) (-)
3) Fiziologia calcitriolului (CTL) Forma activă a vitaminei D Colesterol (piele) [Ca] [Ca] + PTH - + UV Vit.. D inactivă Activarea prin 2 hidroxilări: la nivel Hepatic + Renal - Calcitriol activ (CTL)) Aport alimentar + Calcito- nina
Rolul CTL Roluri majore Menţine valorile calcemiei ( Ca ++ ) Favorizează osteogeneza Intestinal absorbţia Ca ++ prin transport activ controlată de către calcitriol + PTH Renal absorbţia Ca ++ + fosfat Osos = activare dependentă de calcemie: Când [Ca] CTL acţionează similar PTH pentru refacerea calcemiei Ca ++ eliberat din osteocite activitatea osteoclastelor dislocare de Ca ++ şi P Când [Ca] N/ CTL acţionează favorizând mineralizarea osoasă
Reglarea CTL PTH rol major [Ca] - prin influenţa asupra PTH Feedback-ul negativ CTL inhibă propria activare sinteza formei inactive
Alţi hormoni cu rol în metabolismul fosfo-calcic GH sinteza proteică Oase Cartilajele de creştere absorbţia Ca ++ prin transport activ controlată de către [Ca] Hormonii tiroidieni condrogeneza + refacerea osoasă Insulina osteogeneza Estrogenii + testosteronul anabolismul maturare osoasă + închiderea cartilajelor de creştere osteoliză Cortizolul mobilizarea Ca ++ osos osteoporoză + osteoliză